CN1303231C - 硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于湿法冶金技术，特别是含高铁、硅的硫化锌矿与氧化锌矿的联合浸出方法。发明步骤是：(1)硫化锌精矿焙砂的浸出，焙砂与含硫酸的溶液同时加入浸出槽中在高温高酸下搅拌反应；(2)氧化锌矿中性浸出，将氧化锌矿粉与浸出后的矿浆搅拌，逐渐上升pH值，由初始的pH 3.0～3.5最终达到pH 5～5.2，反应后的中性浸出液供净液作电解用，浸出渣供下一步再浸出；(3)氧化锌矿低酸浸出，浸出渣中加入含有硫酸的溶液搅拌，逐渐下降pH值，由pH 5～5.2降到pH 1.5～3.0；(4)循环溶液，将上步浸出液再返回氧化锌矿的中性浸出阶段。本发明生产成本低，硫酸耗量少，焙砂高温高酸浸出液不需设置专门的脱铁、脱硅工序，不消耗中和剂，浸出液可循环使用，锌的浸出率高。
Description
技术领域
本发明属于本发明属于湿法冶金技术，特别是将含高铁、硅的硫化锌矿与氧化锌矿在同一浸出作业中串联浸出的方法。
技术背景
硫化锌精矿通常采用沸腾焙烧炉焙烧，使ZnS转化为可溶于稀硫酸的氧化锌，同时其中所含的铁化合物在焙烧的高温下会变为铁酸锌，当在较高的酸度下浸出氧化锌时，铁酸锌的浸出伴随着铁被浸出。在除铁过程中，随着铁离子的去除会同时产生酸，为了提高铁的沉淀率又必须使用中和剂将这些酸中和，结果使浸出工序相当复杂，所需的设备也比较庞大，投资较大，导致生产成本增加。
氧化锌矿通常含锌率较低，且成分复杂，其中的锌多以菱锌矿和异极矿存在，矿中的铁、硅、钙含量多，造成氧化锌矿的浸出较复杂。
近年云南兰坪有色金属公司与有关研究机构在硫化锌焙砂与氧化锌精矿的联合处理技术中取得一些进展，即先将硫化锌焙砂在高温高酸下浸出，使焙砂中的锌被彻底浸出，同时大部分的铁和可溶硅也随着进入溶液；再采用酸度很高上述矿浆对氧化锌矿浸出，终点控制在pH1，使矿中的锌、铁、硅等成分大量进入溶液中，然后再用石灰石粉或石灰中和，脱除溶液中的铁、硅；中和至pH5.2时，硅和铁沉入渣中，产出“脱硅渣”和硫酸锌溶液，用锌粉除去溶液中的杂质后，电积产出电锌。该方法产出的“脱硅渣”相当疏松，沉清性能较差，过滤后渣的含水率很高，因此锌随渣的损失量也很大；如果用洗涤方法来回收渣中的锌，则用水量很大；虽然此法的锌浸出率高，但进入溶液的铁、硅量也高，在中和阶段随着铁离子的水解，又会产生酸，这又需要更多的中和剂来中和这部分酸，结果又产出大量石膏，既增加了渣量，也增加了中和剂和硫酸的消耗，因此该工艺处理含硅、铁高的锌矿也是不经济的。国内外的许多冶金工作者都认为，含锌量低于20％的氧化锌矿不宜单独用湿法浸出工艺来处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硫化锌精矿与氧化锌矿联合浸出浸出工艺，其工艺简单，生产成本低，硫酸耗量少，不消耗中和剂，浸出液可循环使用，锌的浸出率高。
解决本发明的技术问题所采用的方案是：
(1)硫化锌精矿焙砂的浸出，将焙砂与含硫酸的溶液同时加入浸出槽中在高温高酸下搅拌反应，温度为85℃～95℃，最后溶液的终酸浓度为45克/升～100克/升H2SO4；
(2)氧化锌矿中性浸出，将氧化锌矿粉与焙砂浸出后的矿浆液同时加入浸出槽中并搅拌，开始时溶液的pH值为3.0～3.5，然后逐渐上升pH值，最终达到pH5～pH5.2，反应后的中性浸出液供净液作电解用，浸出渣进行下一步再浸出；
(3)氧化锌矿低酸浸出，在浸出渣中加入含有硫酸的溶液并搅拌，控制pH值逐渐下降，由开始的pH5.0～5.2降到pH1.5～3.0，浸出矿浆进行液固分离；
(4)循环溶液，将上步分离的含有硫酸浸出液的废液重新返回氧化锌矿的中性浸出阶段。
在上述的工艺过程中，硫化锌精矿在高温高酸浸出反应前可先用含酸的硫酸锌废电解液中性浸出一次，溶液浸出终点pH值为pH4.5～pH 5.2，浸出后的溶液供净液作电解用，所采用的氧化锌矿的主要成分为菱锌矿和异极矿，矿石中的含锌率为15％～40％，。
硫化锌精矿焙砂在高温高酸浸出时，反应时间为120～240分钟，氧化锌矿中性浸出温度60～80℃，浸出反应时间是120～240分钟，氧化锌矿二次低酸浸出温度60～80℃，时间是120～240分钟。
氧化锌矿中性浸出可采用间断浸出方式进行，也可采用连续浸出的方式，但在连续排列的浸出槽中连续进行，最为方便且经济，浸出后固液分离采用浓密机，二次低酸浸出后的固液分离采用过滤机。
硫化锌精矿焙砂通过高温高酸浸出，使焙砂中的锌得到彻底浸出，焙砂中的可溶硅和铁进入浸出液，再用此溶液浸出氧化锌矿，在进行氧化锌矿中性浸出时，溶液中的硅和铁生成沉淀进入氧化锌矿浸出渣中，将焙砂高温高酸浸出液中的硅和铁的沉淀与氧化锌矿的中性浸出合并起来，就可达到降低生产成本、减少硫酸耗量、不需使用中和剂的目的，氧化锌矿的中性浸出及低酸浸出步骤使得矿中的锌得到彻底浸出。
在上述的对硫化锌精矿焙砂的浸出，可一步直接就进行高温高酸浸出；也可以先对焙砂进行中性浸出，中性浸出按常规工艺进行，中性浸出液送净化工序，浸出渣再进行高温高酸浸出；还可以将焙砂进行中性浸出和低酸浸出后，低酸浸出渣再进行高温高酸浸出。焙砂不论用哪种方式进行浸出，都将高温高酸的浸出液或矿浆用于氧化锌矿的中性浸出。焙砂高温高酸浸出液不需要通常的铁矾法沉铁、针铁矿法除铁等工序，溶液除硅也不需专门的中和沉硅工序。
具体实施方式
实施例1：硫化锌原料来自某厂的硫化锌精矿焙砂与烟尘的混合物，其成分为，Zn53.01％、Fe5.82％、Pb1.95％。氧化锌矿石来自另一矿山，含Zn22.80％，锌氧化率为90％。首先用硫酸锌的废电解液对上述硫化锌精矿焙砂中性浸出，终点的pH值为5.0，矿浆进入浓密机，产出合格的硫酸锌上清液，送净液电解；浓密机的底流加入废电解液和硫酸，进行高温高酸浸出，始酸浓度为150～180克/升.H2SO4，反应温度85℃～95℃，终酸浓度60～65克/升.H2SO4，酸浸液含锌110～115克/升、铁18～20克/升，测定渣率20.02％，锌浸出率97.48％、铁浸出率82.4％。将氧化锌矿破碎磨细后，与上述高酸浸出的硫化锌矿浆同加入中性浸出槽中搅拌，溶液的初始值pH3，终点pH5.0～5.2，浸出120分钟后，进行固液分离；浸出液供净液作电解用，浸出渣中加入含酸废液进行低酸浸出，pH值由开始的pH5.2逐渐降到pH2.0，再将矿浆固液分离，上清液返回中性浸出段循环使用，浸出渣水洗后堆放。
两种矿石原料锌的总浸出率为89.9％，总渣率56.1％。
产出的合格硫酸锌溶液成分如下：Zn147.5克/升，Fe6.4毫克/升，Cd0.73克/升，SiO20.2克/升，As0.06毫克/升。渣采用厢式过滤机过滤，过滤速度为58公斤/米2.时。
实施例2：选取硫化锌精矿焙砂，其化学成分为：
Zn 58.8％、Fe 7.42％、SiO2 5.88％，
物相成分为：
Zn(总锌) 58.8％
Zn(ZnSO4) 0.53％
Zn(ZnS) 0.27％
Zn(ZnO) 47.94％
Zn(ZnO.SiO2) 6.6％
Zn(ZnO.Fe2O3) 3.47％
浸出条件：温度90℃，浸出时间4小时，始酸150克/升.H2SO4，终酸60克/升.H2SO4。
Zn、Fe、Si浸出率：
Zn98.54％、Fe74.78％、SiO236.70％，渣率20.06％。
选取氧化锌矿石，其化学成分为，Zn26.55％、Fe18.20％、SiO27.94％，其中锌物相成分为，碳酸锌24.23％、硅酸锌1.25％、硫化锌0.73％、铁锌尖晶石0.34％，将矿物破碎磨细后，用废电解液进行中性浸出，即条件为初始值为pH3，终点pH5.2，均匀搅拌分钟～分钟；进行固液分离，浸出液供净液作电解用，浸出渣中加入含硫酸溶液进行低酸浸出，pH值由开始的pH5.2逐渐降到pH1.5，再固液分离，上清液返回中性浸出段循环使用。各主要指标如下：
锌浸出回收率：91.88％
镉浸出回收率：95.86％
渣率：55.45％
渣含锌：3.89％
渣过滤速度：52.5kg/m2h
实施例3：选取硫化锌精矿焙砂，其化学成分为：
Zn 57.8％、Fe 8.4％、SiO24.5％
选取氧化锌精矿，取自某选矿厂，其化学成分为：
Zn 32.40％、Pb 1.67％、 Fe 5.79％、SiO2 18.94％
Cd 0.38％、 CaO 4.16％、MgO 0.16％
可溶锌率93.2％。
首先用废电解液对焙砂进行中性浸出，中性浸出液送净液，浸出渣用废电解补加H2SO4进行高温高酸浸出，浸出温度95℃，时间2小时，终酸浓度65克/升硫酸，测定锌浸出率98.5％，铁浸出率83％，硅浸出率35％。将上述矿浆连续流入氧化锌精矿浸出槽，第一槽控制pH3.0，浸出终点pH5.2。将中性浸出矿浆进行澄清，上清含锌140克/升，送净液浸出渣再用废电解液浸出，浸出pH由5.2逐渐下降至pH1.5，进行液固分离，澄清低流用真空过滤，过滤速度65kg/m2.h。测定两种物料锌总浸出回收率95.3％。
Claims (4)
1、一种硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺，其特征是工艺步骤如下：
(1)硫化锌精矿焙砂的浸出，将焙砂与含硫酸的溶液同时加入浸出槽中，在高温高酸下搅拌反应，温度为85℃～95℃，最后溶液的终酸浓度为45克/升～100克/升H2SO4；
(2)氧化锌矿中性浸出，将磨细后的氧化锌矿与上述高温高酸浸出后的矿浆液同时加入浸出槽中并搅拌，开始时溶液的pH值为3.0～3.5，然后逐渐上升pH值，最终达到pH5.0～5.2，反应后的中性浸出液供净液作电解用，浸出渣再进行下一步浸出；
(3)氧化锌矿低酸浸出，在浸出渣中加入含有硫酸的溶液并搅拌，控制pH值逐渐下降，由开始的pH5.0～5.2降到pH1.5～3.0；
(4)循环溶液，对二次浸出矿浆进行固液分离，含有硫酸的浸出液重新返回氧化锌矿的中性浸出阶段。
2、按权利要求1所述的硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺，其特征是在硫化锌精矿的高温高酸浸出反应前先用含酸的硫酸锌废电解液中性浸出一次，溶液浸出终点pH值为pH4.5～pH5.2，浸出后的溶液供净液作电解用，所采用的氧化锌矿的主要成分为菱锌矿和异极矿，矿石中的含锌率为15％～40％。
3、按权利要求2所述的硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺，其特征是硫化锌精矿焙砂的浸出反应时间为120～240分钟，氧化锌矿中性浸出温度60～80℃，浸出反应时间是120～240分钟，氧化锌矿二次低酸浸出温度60～80℃，时间是120～240分钟。
4、按权利要求3所述的硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺，其特征是氧化锌矿中性浸出在连续排列的浸出槽中连续进行，浸出后固液分离采用浓密机，二次低酸浸出后的固液分离采用过滤机。
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